- Главная
- Без категории
- Турбомеханизмы
Содержание
- 2. Характерным признаком центробежных насосов является непрерывный поток жидкости. Рабочий орган насоса, ротор с лопатками, смонтирован на
- 3. Центробежные насосы для использования в системах отопления, холодного и горячего водоснабжения Горизонтальные центробежные насосы для перекачивания
- 4. Шестеренный насос Подающий элемент состоит из двух зубчатых колес, помещенных в герметическом корпусе. Одно из зубчатых
- 5. Винтовые насосы также относятся к группе объемных насосов. Жидкость от всасывающего патрубка поступает в промежуточные пространства
- 6. Центробежные Н, В, К относятся к механизмам с вентиляторной характеристикой. Механизмы центробежного типа выполняются быстроходными, а
- 7. Работа Н, В, К характеризуется следующими основными параметрами: подачей, давлением (напором), мощностью, КПД, частотой вращения. Обычно
- 8. Напор насоса - это энергия, которую получает объем жидкости весом в 1 Ньютон при прохождении через
- 9. Напорная характеристика зависит от конструкции насоса (модели), скорости вращения рабочего колеса и вязкости перекачиваемой жидкости. Напорная
- 10. Напорные характеристики насосов представляют в справочниках и каталогах насосного оборудования. Напорная характеристика насоса не зависит от
- 11. Трение, имеющее место в трубопроводной сети, ведет к потере давления перекачиваемой жидкости по всей длине. Кроме
- 12. При этом следует иметь в виду, что подача не должна быть ниже определенного минимального значения. В
- 13. Мощность, развиваемая насосом, выводится из выражения энергии, сообщаемой движущейся жидкости в единицу времени: (1) – масса
- 14. Принимая, что скорость движения жидкости – радиус колеса: (4) Зависимости момента и мощности на основании (3)
- 15. Для этого задается ряд значений , которым соответствует значение естественной характеристики с . исходной В соответствии
- 16. Если скорость расчетной точки отличается от номинальной, то соответствующее этой скорости значение кпд определяется следующим образом.
- 17. Расчет необходимой мощности двигателей Н, В, К Природа возникновения сил на валу механизмов Н, В, К
- 18. Мощность на валу двигателя вентилятора (кВт): Q - подача вентилятора, м3/с; Н - напор, Па; ηв
- 19. Ориентировочные значения основных параметров К и В: Коэффициенты полезного действия Н, В, К
- 20. Требования к электроприводу Н, В, К ЭП Н, В, К, характеризуется: - Продолжительным режимом работы со
- 21. Системы ЭП насосов, вентиляторов, компрессоров В ЭП Н, В, К применяются двигатели мощностью от долей кВт
- 22. Системы ЭП Н, В, К установок 1. Асинхронный ЭП с АДкзр - скорость не регулируется, регулируется,
- 23. При мощности установок более 200÷300 кВт предпочтение отдаётся СД в силу его ряда преимуществ: - Возможность
- 24. В механизмах, требующих регулирования подачи, используются следующие системы ЭП: Установки малой и средней мощности: - ЭП
- 25. Особенности работы центробежных насосов и требования к их ЭП Центробежные насосы являются массовыми и энергоёмкими механизмами.
- 26. Особенности работы центробежных насосов и требования к их ЭП. Расчёт мощности ЭП насосов При необходимости согласования
- 27. Если задвижка открыта полностью, то рабочей точкой является точка А, которой соответствует подача Q1 и напор
- 28. Зависимости при дроссельном (1) и частотном регулировании (2) Особенности работы центробежных насосов и требования к их
- 29. Особенности работы центробежных насосов и требования к их ЭП. Расчёт мощности ЭП насосов Насосные агрегаты обычно
- 30. Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП. Расчёт мощности привода вентиляторов Вентиляторы занимают второе место
- 31. Вентилятор осевой Центробежный (радиальный) вентилятор
- 32. Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП. Расчёт мощности привода вентиляторов Центробежные вентиляторы имеют характеристики
- 33. Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП. Расчёт мощности привода вентиляторов Осевые вентиляторы имеют характеристики,
- 34. Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП. Расчёт мощности привода вентиляторов Пуск вентилятора может производиться
- 35. Особенности работы турбокомпрессоров и требования к их ЭП. Расчёт мощности ЭП турбокомпрессоров Турбокомпрессоры являются наиболее мощными
- 36. Особенности работы турбокомпрессоров и требования к их ЭП. Расчёт мощности ЭП турбокомпрессоров Все турбокомпрессоры являются быстроходными
- 37. Особенность работы турбокомпрессоров состоит в том, что каждой скорости вращения соответствует определённая критическая производительность машины, ниже
- 38. Особенности работы турбокомпрессоров и требования к их ЭП. Расчёт мощности ЭП турбокомпрессоров Пуск турбокомпрессоров обычно производится
- 39. Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования к их ЭП Несмотря на
- 40. Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования к их ЭП Регулирование производительности
- 41. Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования к их ЭП При наличии
- 42. Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования к их ЭП Аналогичным образом
- 43. Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования к их ЭП Определение нагрузочных
- 45. Синхронный ЭП турбомашин Преимущества применения СД для привода турбомашин: 1. Возможность регулирования реактивной мощности для компенсации
- 46. Возможность СД регулировать реактивную мощность в питающей сети наилучшим образом реализуется в схеме с тиристорным возбудителем,
- 47. ЭП турбомеханизмов по схеме АВК АВК применяется не только для турбомеханизмов, но и для других механизмов
- 48. ЭП турбомеханизмов по схеме АВК Функциональная схема серийного АВК. Отечественной промышленностью освоен выпуск мощных АВК для
- 49. ЭП турбомеханизмов по схеме АВК Инверторы преобразователей рассчитаны на подключение к сети 0.4 кВт. Выпрямитель и
- 50. Синхронно−асинхронный привод турбомеханизмов Синхронно−асинхронный привод обеспечивает: 1. Двухступенчатое регулирование скорости. 2. Использование синхронных двигателей для привода
- 51. ЭП турбомеханизмов с использованием СД в режиме вентильного двигателя Для действующих вентиляторов или других турбомеханизмов, оснащённых
- 52. Особенности шахтной вентиляции и работы вентиляторных установок главного проветривания Вентиляция − это наиболее ответственное звено в
- 53. Первым двум способам присущи большие недостатки, связанные с утечками и подсосами воздуха. В зависимости от ряда
- 54. Взрывные работы обычно производятся в конце смены. Массовые взрывы проводятся по определённому графику. Это обстоятельство позволяет
- 55. Особенности шахтной вентиляции и работы вентиляторных установок главного проветривания Для газовых шахт глубина регулирования может достигать
- 56. Особенности шахтной вентиляции и работы вентиляторных установок главного проветривания Регулирование производительности главной вентиляционной установки дросселированием приводят
- 57. Многочисленные исследования отечественных и зарубежных авторов показывают целесообразность применения для главной вентиляционной установки каскадных схем включения
- 59. Скачать презентацию
Характерным признаком центробежных насосов является непрерывный поток жидкости. Рабочий орган насоса,
Характерным признаком центробежных насосов является непрерывный поток жидкости. Рабочий орган насоса,
Центробежные насосы для использования в системах отопления, холодного и горячего водоснабжения
Центробежные насосы для использования в системах отопления, холодного и горячего водоснабжения
Горизонтальные центробежные насосы для перекачивания кислот и щелочей
Вертикальные насосы высокого давления
Вакуумные насосы предназначены для создания и поддержания вакуума в различных технологических устройствах, системах и установках
Шестеренный насос
Подающий элемент состоит из двух зубчатых колес, помещенных в герметическом
Шестеренный насос
Подающий элемент состоит из двух зубчатых колес, помещенных в герметическом
Объемные насосы
Принцип действия поршневого насоса двойного действия.
1 — поршень;
2-5 — клапаны;
6 — всасывающая труба;
7 — напорная труба.
Достоинство поршневых механизмов - возможность обеспечения высоких давлений (до 100 МПа в случае компрессоров). Основной недостаток - конструктивная сложность. Механизмы поршневого типа различаются по способу действия (одинарного и двойного действия), по числу ступеней сжатия (одно-, многоступенчатые), количеству цилиндров (одно- и много- цилиндровые).
Винтовые насосы также относятся к группе объемных насосов. Жидкость от всасывающего
Винтовые насосы также относятся к группе объемных насосов. Жидкость от всасывающего
1 — ведущий вал;
2 — ведомые винты;
3 — предохранительно-перепускной клапан.
Принцип действия винтового насоса
Центробежные Н, В, К относятся к механизмам с вентиляторной характеристикой.
Механизмы
Центробежные Н, В, К относятся к механизмам с вентиляторной характеристикой.
Механизмы
Вентиляторы большой подачи чаще выполняются осевыми, они более надежны при запыленном воздухе (газе) и имеют сравнительно высокий КПД.
Центробежные насосы перед пуском заливаются жидкостью. Применяются три способа пуска:
- При закрытой напорной задвижке.
- При открытой задвижке.
- С одновременным включением на открывание задвижки.
Первый способ пуска производится с небольшой нагрузкой (момент на валу двигателя составляет 5÷20 % номинального в начале пуска и (35÷50) в конце пуска), что является его достоинством.
Второй способ пуска рекомендуется как основной, малое время пуска. Этот способ особенно целесообразен, если насос находится ниже уровня жидкости в заборном резервуаре.
Третий способ – комбинация первых двух. Перед остановкой центробежного насоса, следует предварительно медленно закрыть запорную задвижку во избежание работы насоса в качестве гидротурбины под воздействием жидкости, находящейся в системе трубопровода.
Поршневые насосы включают при открытой задвижке на напорном трубопроводе, то есть под нагрузкой. Вентиляторы и компрессоры включают в работу без нагрузки то есть при зарытых задвижках со стороны всасывающего трубопровода, что составляет (20÷25%) Мн.
Работа Н, В, К характеризуется следующими основными параметрами: подачей, давлением (напором),
Работа Н, В, К характеризуется следующими основными параметрами: подачей, давлением (напором),
Подача - это количество (объем) жидкости или газа, перемещаемых машиной в единицу времени.
р - плотность среды, кг/м3;
Подача определяется (измеряется) на входе машины, если транспортируется не сжимаемая среда, тогда подача на входе и выходе одинакова. Т.о. измерительные приборы расходов жидких сред в насосах предпочтительнее ставить на выходе, т.е. на нагнетательном трубопроводе.
Подача насоса зависит от его конструкции, скорости вращения рабочего колеса, вязкости жидкости и характеристики трубопровода, по которому насос перемещает жидкость.
Подача может быть выражена по-разному:
Q - объемная подача, [м3/c];
My - массовая подача, [кг/c].
Между массовой и объемной подачей есть взаимосвязь:
Напор насоса - это энергия, которую получает объем жидкости весом в
Напор насоса - это энергия, которую получает объем жидкости весом в
Обозначается напор H и измеряется в метрах столба рабочей (перекачиваемой) жидкости, [м]. Напор можно рассматривать и с геометрической точки зрения как высоту, на которую может быть поднят 1 Ньютон жидкости за счет энергии, вырабатываемой насосом.
Давление – разность удельных энергий жидкости в напорном и всасывающем патрубках насоса, необходимая для подъема жидкости на заданную высоту и для преодоления сил трения в трубопроводе.
Характеристикой насоса называют графические зависимости основных его параметров от давления для объемных насосов и от подачи для динамических насосов при постоянных значениях частоты вращения ротора, вязкости и плотности жидкости на входе в насос.
В динамических насосах при постоянных частоте вращения, размерах рабочих органов, вязкости и плотности существует определенная зависимость параметров от подачи Q. Кривая H=f(Q), называемая напорной характеристикой, имеет особое значение при эксплуатации насосов. Характеристики насоса обычно получают экспериментально. Кривые H(Q), N(Q) и характеризуют энергетические качества насоса; кривая Hв(Q) дает представление о всасывающей способности насоса.
По характеристикам выделяют режимы: оптимальный - режим работы насоса при наибольшем значении к.п.д.; номинальный - режим, обеспечивающий заданные технические параметры насоса; номинальный режим должен находиться в рабочей части характеристики.
Напорная характеристика зависит от конструкции насоса (модели), скорости вращения рабочего колеса
Напорная характеристика зависит от конструкции насоса (модели), скорости вращения рабочего колеса
Вертикальная ось (ось ординат) отражает напор насоса (H), выраженный в метрах [м]. Возможны также другие масштабы шкалы напора. При этом действительны следующие соотношения:
10 м в.ст. = 1 бар = 100 000 Па = 100 кПа
На горизонтальной оси (ось абсцисс) нанесена шкала подачи насоса (Q), выраженной в кубометрах в час [м3/ч]. Возможны также другие масштабы шкалы подачи, например [л/с]. Форма характеристики показывает следующие виды зависимости: энергия электропривода (с учетом общего КПД) преобразуется в насосе в такие формы гидравлической энергии, как давление и скорость. Если насос работает при закрытом клапане, он создает максимальное давление. В этом случае говорят о напоре насоса H0 при нулевой подаче.
Напорные характеристики насосов представляют в справочниках и каталогах насосного оборудования.
Напорная характеристика
Напорные характеристики насосов представляют в справочниках и каталогах насосного оборудования.
Напорная характеристика
Когда клапан начинает медленно открываться, перекачиваемая среда приходит в движение. За счет этого часть энергии привода преобразуется в кинетическую энергию жидкости. Поддержание первоначального давления становится невозможным. Характеристика насоса приобретает форму падающей кривой. Теоретически характеристика насоса пересекается с осью подачи. Тогда вода обладает только кинетической энергией, то есть давление уже не создается. Однако, так как в системе трубопроводов всегда имеет место внутреннее сопротивление, в реальности характеристики насосов обрываются до того, как будет достигнута ось подачи.
Различная крутизна при идентичном корпусе и рабочем колесе насосов (например, в зависимости от частоты вращения)
При этом крутизна характеристики и смещение рабочей точки влияет также на изменение подачи и напора:
• пологая кривая – большее изменение подачи при незначительном изменении напора;
• крутая кривая – большое изменение подачи при значительном изменении напора.
Трение, имеющее место в трубопроводной сети, ведет к потере давления перекачиваемой
Трение, имеющее место в трубопроводной сети, ведет к потере давления перекачиваемой
Потеря давления отображается на графике в виде характеристики системы.
Причиной гидравлического сопротивления, имеющего место в трубопроводной сети, является трение воды о стенки труб, трение частиц воды друг о друга, а также изменение направления потока в фасонных деталях арматуры.
При изменении подачи, например, при открывании и закрывании термостатических вентилей, изменяется также скорость потока и, тем самым, сопротивление.
Точка, в которой пересекаются характеристики насоса и системы, является рабочей точкой системы и насоса. Это означает, что в этой точке имеет место равновесие между полезной мощностью насоса и мощностью, потребляемой трубопроводной сетью. Напор насоса всегда равен сопротивлению системы. От этого зависит также подача, которая может быть обеспечена насосом.
При этом следует иметь в виду, что подача не должна быть
При этом следует иметь в виду, что подача не должна быть
Рабочая точка за пределами характеристики насоса может вызвать повреждение мотора. По мере изменения подачи в процессе работы насоса также постоянно смещается рабочая точка.
Высотой всасывания называют расстояние по вертикали от уровня жидкости в расходном резервуаре до всасывающего патрубка насоса.
Допустимая высота всасывания - это максимальное расстояние по вертикали от уровня жидкости в расходном резервуаре до всасывающего патрубка насоса, при котором не возникает кавитации.
Кавитация - крайне нежелательное явление, заключающееся в образовании пузырьков из пара перекачиваемой жидкости, поступающей в насос, и резком схлопывании этих пузырьков внутри насоса. Пузырьки образуются, если давление в потоке жидкости снижается до давления ее насыщенного пара. Обычно во всасывающем трубопроводе давление снижается от расходного резервуара до насоса. Поэтому минимальное давление (максимальное разрежение) действует перед насосом или на входе в рабочее колесо насоса. Именно там и проявляется кавитация. Это явление сопровождается вибрацией в трубопроводной системе и насосе и ведет к быстрому разрушению рабочих органов насоса. Чтобы кавитации не возникало, высота всасывания должна быть меньше допустимой.
Мощность, развиваемая насосом, выводится из выражения энергии, сообщаемой движущейся жидкости в
Мощность, развиваемая насосом, выводится из выражения энергии, сообщаемой движущейся жидкости в
(1)
– масса жидкости, проходящая через нагнетательную трубу, кг/с;
– скорость жидкости, м/с;
– поперечное сечение нагнетательного трубопровода, м2;
– плотность жидкости, кг/м3.
Подставляя значение массы в уравнение (1) получим, что мощность:
кВт.
(2)
Если учесть, что
– подача насоса м3/с,
– напор, Н/м2 (Па),
то мощность и момент на валу двигателя определяется из выражения:
(3)
– скорость двигателя, с-1;
– кпд насоса, включающий гидравлический кпд
=(0,8...0,96) и объемный
=(0,96...0,98).
Напор часто выражают в метрах водяного столба. В этом случае
кВт.
Принимая, что скорость движения жидкости
– радиус колеса:
(4)
Зависимости момента и
Принимая, что скорость движения жидкости
– радиус колеса:
(4)
Зависимости момента и
Эксплуатационные свойства механизмов центробежного типа определяются
характеристикой и зависимостью механической мощности и кпд от подачи при
Расчет указанных характеристик представляет трудности, поэтому на практике пользуются типовыми зависимостями
которые приводятся в каталогах для насосов при неизменной номинальной скорости
,
,
,
- характеристики для скорости, отличной от номинальной, получают с помощью уравнений пропорциональности (3), (4).
Для этого задается ряд значений
, которым соответствует значение
естественной характеристики
Для этого задается ряд значений
, которым соответствует значение
естественной характеристики
исходной
В соответствии с (4) рассчитывают параболы
, проходящие через выбранные точки
(Не1,Не2,Не3) на исходной характеристике.
Каждой точке параболы согласно (4) соответствует определенная скорость механизма
. Соединяя точки парабол с одинаковым значением
, определяют
- характеристику для .
Так как уравнения пропорциональности получены в предположении постоянства
и ,
то указанные параболы (кривые 3) оказываются линиями постоянного кпд механизма.
Установившийся режим работы насоса при постоянной скорости определяется графическим или аналитическим способами. При графическом – установившийся режим определяется точкой пересечения соответствующей Q-H -характеристики турбомеханизма и характеристики магистрали, подключенной к насосу.
(5)
- сумма высот всасывания и нагнетания.
Если насос находится ниже уровня всасывания, .
При отсутствии статического напора характеристика трубопровода имеет вид кривых 3.
Если скорость расчетной точки отличается от номинальной, то соответствующее этой скорости
Если скорость расчетной точки отличается от номинальной, то соответствующее этой скорости
которое определяет по кривой
значение кпд.
При аналитических расчетах Q-H-характеристику описывают эмпирической формулой.
Сравнительные характеристики способов
Расчет необходимой мощности двигателей Н, В, К
Природа возникновения сил на
Расчет необходимой мощности двигателей Н, В, К
Природа возникновения сил на
Мощность на валу двигателя насоса (кВт):
Q - подача насоса мЗ/с;
g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
Н - суммарный напор, м;
ρ - плотность перекачиваемой жидкости, кг/мЗ;
ηн - КПД насоса (для центробежных насосов с давлением до 40 кПа); ηн =0,3÷0,6; с давлением свыше 40кПа, ηн =0,6÷0,8; для поршневых насосов ηн =0,7÷0,9;
ηп - КПД передачи;
k3 - коэффициент запаса, учитывающий неподдающиеся расчету факторы (для двигателей мощностью до 50 кВт k3=1,2; k3=1,15 при мощности 50÷250 кВт; и свыше 250 кВт k3=1,05÷1.
Суммарный напор (дифференциальный или манометрический) складывается из трех составляющих:
Нв - высота всасывания, м;
Нн - высота нагнетания, м;
ΔН - высота, соответствующая потерям напора в магистрали (динамический напор).
kмаг - коэффициент сопротивления магистрали;
Нв+Нн - геодезический напор.
Мощность на валу двигателя вентилятора (кВт):
Q - подача вентилятора, м3/с;
Н -
Мощность на валу двигателя вентилятора (кВт):
Q - подача вентилятора, м3/с;
Н -
ηв – КПД вентилятора (для центробежных вентиляторов ηв=0,4÷0,7; для осевых ηв=0,5÷0,85);
ηп - КПД передачи;
K3 =1,05÷1,3 – коэффициент запаса (большие значения относятся к меньшей мощности).
Мощность на валу двигателя компрессора (кВт)
Q - подача компрессора, м3/с;
Au - удельная работа изотермического сжатия (Дж/м3) до давления Р2;
Aa - удельная работа адиабатического сжатия (Дж/м3) до давления Р2;
Р2 - конечное избыточное давление сжатия, Па.
ηk - КПД компрессора (=0,6÷0,8);
ηп – КПД передачи;
k3=1,05÷1,3 – коэффициент запаса (больше относятся к меньшей мощности и наоборот).
Значения изотермической и адиабатической работ сжатия 1 м3 атмосферного воздуха при различных давлениях Р2.
Ориентировочные значения основных параметров К и В:
Коэффициенты полезного действия Н, В,
Ориентировочные значения основных параметров К и В:
Коэффициенты полезного действия Н, В,
Требования к электроприводу Н, В, К
ЭП Н, В, К, характеризуется:
-
Требования к электроприводу Н, В, К
ЭП Н, В, К, характеризуется:
-
- Широким диапазоном используемых мощностей - от сотен Вт до нескольких десятков МВт.
- Целесообразностью регулирования скорости по технологическим и энергетическим соображениям.
- Как правило, небольшим диапазоном регулирования скорости, D=(2-3):1.
- Отсутствием необходимости реверсирования в силу особенностей конструкции и условий техпроцесса (исключение составляют осевые машины, для которого реверсирование скорости позволяет изменять направление подачи).
- Отсутствием генераторного режима.
Для возникновения генераторных режимов Н, В, К необходимо создание условий, при которых направление подачи изменяется (жидкость или газ должны перетекать с выхода на вход машины). Такие режимы по технологическим условиям являются аварийными, во избежание их появления на стороне выхода механизма устанавливают обратный клапан, который автоматически закрывается при возникновении обратных потоков газообразных или жидких сред через механизм.
Характерными особенностями лопастных машин является снижение момента при уменьшении скорости, возможность облегченного пуска при закрытой задвижке, большой момент инерции центробежных вентиляторов. Спецификой объемных (поршневых, роторных) механизмов являются пульсации момента на валу с постоянным, не зависящим от скорости средним его значением и невозможностью пуска при закрытой задвижке.
Указанные выше особенности, в первую очередь широкий диапазон мощностей Н, В, К и целесообразность регулирования скорости, определяют многообразие систем ЭП, применяемые для этих механизмов.
Системы ЭП насосов, вентиляторов, компрессоров
В ЭП Н, В, К применяются
Системы ЭП насосов, вентиляторов, компрессоров
В ЭП Н, В, К применяются
Выбор системы ЭП определяется в первую очередь одним обстоятельством: требуется ли регулирование подачи установки. Регулирование может быть незначительным и глубоким.
Подачу можно регулировать несколькими способами:
- изменением частоты вращения приводного двигателя (электрический способ);
изменение результирующего сопротивления магистрали с помощью задвижек (механический способ);
- посредством специальных устройств, расположенных в самом механизме (направляющие лопатки);
- изменением числа механизмов, работающих на одну магистраль;
- комбинированным способом.
В большинстве случаев при технико-экономическом сопоставлении способов регулирования, предпочтение отдается электрическому способу.
Классификация Н, В, К установок производится по установленной мощности приводного двигателя:
- Малой мощности: 5÷50 кВт;
- Средней мощности: 50÷500 кВт;
- Большой мощности: 500÷10000 кВт и выше.
Системы ЭП Н, В, К установок
1. Асинхронный ЭП с АДкзр -
Системы ЭП Н, В, К установок
1. Асинхронный ЭП с АДкзр -
2. Асинхронный ЭП системы ТРН - АДкзр, Рн<100 кВт, D=(1,2÷1,5). 3. Асинхронный ЭП с АДфр и реостатным управлением, Рн<5000 кВт, D=(1,2÷2):1.
4. Асинхронный ЭП с двухскоростным (многоскоростным) АД, Рн<1400 кВт, D=(1,2÷2):1.
5. Асинхронный ЭП с АДкзр или СД с муфтой скольжения (электрические, гидравлические), Рн<200 кВт, D=(1,5÷2):1.
6. Двухдвигательный синхронно-асинхронный ЭП. Используется при тяжелых пусковых режимах Рн<(20÷30)МВт, D=2:1.
7. Асинхронный вентильный каскад (необходимы дополнительные пусковые устройства), Рн<5000 кВт, D=(1,2÷2): 1.
8. Асинхронный ЭП с АД двойного питания, Рн<5000 кВт, D=2:1. Необходимы дополнительные пусковые устройства.
9. Асинхронный ЭП системы ПЧ - АД или ПЧ - СД, Рн<5000 кВт D=10:1.
10. ЭП постоянного тока системы ТП-Д, D=10:1.
11. ЭП постоянного тока системы ТП-Д с бесконтактным ДПТ, Рн<20-30 МВт, D=10:1. Перспективная система ЭП.
12. ЭП с линейным АД. Перспективная система ЭП для поршневых машин.
В механизмах, не требующих регулирования подачи, в качестве приводных двигателей используются АДкзр (малой и средней мощности) и синхронные – в механизмах средней и большой мощности. Если прямой пуск АДкзр невозможен, применяются АДфр.
При мощности установок более 200÷300 кВт предпочтение отдаётся СД в силу
При мощности установок более 200÷300 кВт предпочтение отдаётся СД в силу
- Возможность выбора оптимального режима по реактивной энергии, что позволяет улучшить коэффициент мощности промышленного предприятия;
- Меньшая чувствительность к колебаниям напряжения сети;
- Жёсткость характеристики, ω=const независящая от нагрузки.
Для поршневых механизмов, работающих с переменной нагрузкой на валу, применяются СД: тихоходные с большей перегрузочной способностью, повышенным моментом инерции и большими значениями входного (предсинхронного) момента.
В настоящее время в СД применяются тиристорные возбудительные устройства, поставляемые в комплектном виде.
Тиристорные возбудители могут выполнять:
• пуск двигателя с включением и отключением пускового резистора в цепи обмотки возбуждения;
• подачу напряжения возбуждения при пуске двигателя в зависимости от времени или от тока статора;
• ручное и автоматическое регулирование тока возбуждения;
• форсирование возбуждения при снижении напряжения сети и резких набросах нагрузки на валу;
• форсирование гашения поля возбуждения при нормальных и аварийных отключениях электродвигателя;
• защиту ротора от токов короткого замыкания и длительной перегрузки по току;
• защиту пускового резистора от перегрева и тиристоров преобразователя от токов короткого замыкания.
В механизмах, требующих регулирования подачи, используются следующие системы ЭП:
Установки малой
В механизмах, требующих регулирования подачи, используются следующие системы ЭП:
Установки малой
- ЭП с АДкзр и дросселями насыщения или ЭП переменного тока системы ТРН-АД.
- ЭП переменного тока с АДкзр с использованием электромагнитной муфты скольжения.
- ЭП переменного тока с трехфазным АДфр.
- ЭП системы ПЧ-АД.
Для средней и большой мощности установок
1. Системы ТП-Д, реже Г-Д.
2. Вентильно-машинные и асинхронно-вентильные каскады (АВК).
3. ПЧ-АД.
Особенности работы центробежных насосов и требования к их ЭП
Центробежные насосы являются
Особенности работы центробежных насосов и требования к их ЭП
Центробежные насосы являются
Мощность приводов насосов лежит в пределах от нескольких киловатт до нескольких десятков тысяч кВт. Мощность насосов электростанций достигает 25000 кВт.
По назначению различают следующие группы насосов.
1. Коммунального и промышленного водоснабжения.
2. Циркуляционные (для охлаждения или для отопления).
3. Питательные (для котлов).
4. Водоотлива (шахты).
5. Погружные (нефть или вода из скважин).
6. Для транспортировки угольной или другой пульпы.
Насос, как правило, работает на сеть с противодавлением, причём статический напор сети обычно не менее 20 % полного напора. Исключением являются лишь циркуляционные насосы, работающие на сеть без подпора. Обычно эти насосы оснащаются нерегулируемым ЭП. В этом случае регулирование подачи осуществляется единственным способом: дросселированием на стороне нагнетания (неполное открытие задвижки).
Регулирование подачи применяют в следующих случаях. При необходимости регулирования количества жидкости, подаваемой насосом в связи с требованиями технологического процесса или в связи со случайным изменением потребляемой жидкости. Например, подачу циркуляционного насоса системы охлаждения необходимо регулировать в зависимости от количества тепла, которое система охлаждения должна отвести. Подача системы водоснабжения должна регулироваться в соответствии с потребностями водопотребления.
Особенности работы центробежных насосов и требования к их ЭП. Расчёт мощности
Особенности работы центробежных насосов и требования к их ЭП. Расчёт мощности
При необходимости согласования характеристики с характеристикой насоса, если, например, требуется для подачи жидкости на определённую высоту при постоянном расходе или сопротивлении гидросети с напором H1, то по каталогу выбирают насос с ближайшим большим напором при данном расходе (Hном.н>H1), поэтому при работе насоса его напор должен быть снижен до величины H1.
Если насос работает при постоянной частоте вращения, то единственным способом регулирования подачи является дросселирование. Это соответствует увеличению вредного сопротивления гидросети.
Кривые зависимостей Н = f (Q)
Кривые зависимостей η = f(Q)
при регулировании подачи насоса задвижкой и изменением скорости вращения
Если задвижка открыта полностью, то рабочей точкой является точка А, которой
Если задвижка открыта полностью, то рабочей точкой является точка А, которой
Особенности работы центробежных насосов и требования к их ЭП. Расчёт мощности ЭП насосов
Зависимости η = f(Q) насоса типа ЦНС при
регулировании задвижкой (1) и скоростью вращения (2)
Зависимости
при дроссельном (1) и
частотном регулировании (2)
Особенности работы центробежных
Зависимости
при дроссельном (1) и
частотном регулировании (2)
Особенности работы центробежных
Особенности работы центробежных насосов и требования к их ЭП. Расчёт мощности
Особенности работы центробежных насосов и требования к их ЭП. Расчёт мощности
Насосные агрегаты обычно объединяются в насосные станции и при этом несколько насосов работают параллельно на одну сеть. Рабочая тока в этом случае определяется точкой пересечения суммарной характеристики наcоса с характеристикой сети. Грубое регулирование подачи осуществляется включением и отключением насосов, а тонкое регулирование подачи осуществляется задвижкой и регулированием скорости привода одного из насосов.
Мощность двигателя центробежного насоса может быть определена следующим образом:
Р − мощность двигателя (кВт),
р − давление (Па),
ηн=0.6…0.9 − КПД насосной установки,
k3=1.08…1.35 − коэффициент запаса.
Для насосов чаще применяют следующее выражение:
Н − высота столба жидкости (м),
γ −высота столба жидкости (кг/м3),
g=9.8 м/с2.
Насосы, как правило, являются механизмами с режимом длительной нагрузки и большим числом работы в году. Нагрузка на валу двигателя стабильная. Перегрузок не возникает. Центробежные насосы являются быстроходными механизмами со скоростями от 600 до 3000 об/мин. Привод, как правило, безредукторный. Наиболее экономичный и совершенный способ регулирования производительности насосов − изменение частоты вращения привода. Диапазон регулирования скорости, как правило, невелик и не превышает 40 %. Глубокое регулирование скорости применяется лишь в отдельных случаях. Пуск насосов обычно производится на закрытую задвижку. Зависимость момента от частоты вращения при пуске носит вентиляторный характер с максимальным моментом до 0.5∙Мн.
Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП.
Расчёт мощности привода вентиляторов
Вентиляторы
Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП.
Расчёт мощности привода вентиляторов
Вентиляторы
Вентиляторы имеют, как правило, безредукторный привод в связи с ограничением линейной скорости концов лопаток из условия прочности. С ростом диаметра рабочих колёс уменьшается скорость вентилятора. Мощные вентиляторы имею скорость не более 600 об/мин. Такие вентиляторы имеют большой момент инерции, что в некоторых случаях затрудняют пуск и требуют электрического торможения для ускоренной остановки.
Вентиляторы разделяются на центробежные и осевые. Центробежные вентиляторы − вход воздуха аксиальный, выход − радиальный; осевые вентиляторы − направления движения воздух вдоль оси. Осевые вентиляторы в отличие от других турбомеханизмов, работают всегда на сеть без противодавления, поэтому их механические характеристики строго квадратичные, и подводимая мощность пропорциональна кубу скорости вращения.
Вентилятор осевой
Центробежный (радиальный) вентилятор
Вентилятор осевой
Центробежный (радиальный) вентилятор
Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП.
Расчёт мощности привода вентиляторов
Центробежные
Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП.
Расчёт мощности привода вентиляторов
Центробежные
Если подачу регулировать изменением частоты вращения вентиляторов, то КПД во всём диапазоне регулирования остаётся постоянным (прямая 2). Кривая 1 является характеристикой при изменении угла поворота лопасти направляющего аппарата.
Регулировочные характеристики центробежных вентиляторов
при регулировании подачи направляющим аппаратом
Зависимости η = f(Q) вентилятора при регулировании подачи направляющим аппаратом (1) и изменением частоты вращения (2)
Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП.
Расчёт мощности привода вентиляторов
Осевые
Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП.
Расчёт мощности привода вентиляторов
Осевые
Зависимость Н = f(Q)
для осевых вентиляторов
В настоящее время для крупных вентиляторов применяют в основном СД. Вентиляторы мощностью выше 250 кВт оснащаются АД с к.з.р. Особое значение для ряда крупных вентиляторов имеет применение регулируемого ЭП. Применение регулируемого ЭП на центробежных вентиляторах увеличивает КПД установки в среднем на 20-25%, что весьма важно при непрерывном режиме работы этих установок. Диапазон регулирования скорости чаще всего не превышает 2:1. Кроме повышения КПД, применение регулируемого ЭП позволяет упростить конструкцию вентилятора, исключив направляющий аппарат.
Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП.
Расчёт мощности привода вентиляторов
Пуск
Особенности работ вентиляторов и требования к их ЭП.
Расчёт мощности привода вентиляторов
Пуск
Мощность двигателя вентилятора определяется по формуле, аналогичной для насосов:
Р − мощность двигателя (кВт);
p − давление на входе (Па);
Q − подача (м3/с);
k3 − коэффициент запаса;
ηобщ=ηв∙ηприв∙
ηпер − общий КПД;
ηв − КПД вентилятора;
ηприв − КПД привода;
ηпер − КПД передачи
Коэффициенты запасов для осевых и центробежных вентиляторов равны:
k3=1 − для центробежных вентиляторов;
k3=1.5 − для осевых вентиляторов.
Особенности работы турбокомпрессоров и требования к их ЭП.
Расчёт мощности ЭП
Особенности работы турбокомпрессоров и требования к их ЭП.
Расчёт мощности ЭП
Турбокомпрессоры являются наиболее мощными турбомашинами. Мощность привода турбокомпрессоров достигает 18000 кВт, имеется тенденция к увеличению до 25000 кВт. Эти машины предназначены для повышения давления газа и транспортировки его по магистральным трубопроводам на большие расстояния. Турбокомпрессоры меньшей мощности обеспечивают сжатым воздухом предприятия с большим потреблением пневматической энергии (шахты с крутопадающими пластами, где применение электроэнергии запрещено из условий технологии и взрывобезопасности). По характеру своей работы турбокомпрессоры наиболее близки к центробежным насосам и имеют характеристики, близкие к этим машинам. Отличие турбокомпрессоров от других турбомашин заключается в том, что при изменении скорости вращения ЭП более интенсивно изменяется наклон напорных характеристик. Это объясняется тем, что при повышении степени сжатия изменяется плотность газов. Турбокомпрессоры можно разделить в зависимости от степени сжатия на следующие группы:
1. Воздуходувки со степенью сжатия менее 1.15.
2. Нагнетатели со степенью сжатия более 1.15.
3. Компрессоры со значительной степенью сжатия.
Наиболее типичные области применения турбокомпрессоров:
1. Генерирование пневматической энергии.
2. Транспортировка газа по магистральным трубопроводам.
3. Компрессирование воздуха для получения кислорода методом разделения.
4. Подача воздуха и кислорода в доменную печь.
5. Холодильная техника.
Особенности работы турбокомпрессоров и требования к их ЭП.
Расчёт мощности ЭП
Особенности работы турбокомпрессоров и требования к их ЭП.
Расчёт мощности ЭП
Все турбокомпрессоры являются быстроходными машинами со скоростями вращения от 3000 до 20000 об/мин, поэтому применяют повышающий редуктор (слабое звено). Регулирование подачи турбокомпрессоров в основном осуществляется дросселированием на стороне нагнетания. Такое регулирование аналогично применению задвижки. При этом КПД снижается почти пропорционально снижению производительности. Предпринимались попытки создания специальных регулируемых направляющих аппаратов для изменения производительности. Наиболее совершенным способом регулирования производительности турбокомпрессоров является регулирование скорости.
Регулировочные характеристики турбокомпрессора К - 3250
Особенность работы турбокомпрессоров состоит в том, что каждой скорости вращения соответствует
Особенность работы турбокомпрессоров состоит в том, что каждой скорости вращения соответствует
Технологическая особенность регулирования производительности турбомашин связана с их назначением. Так как режим работы нагнетателей определяется графиком потребления газа на конце трубопровода. Во избежание недопустимого понижения давления необходимо снижение производительности при снижении разбора. Поскольку турбокомпрессоры на магистральных газопроводах объединяются в турбокомпрессорные станции параллельно и последовательно работающих компрессоров, то регулирование производительности осуществляется ступенчато путём изменения количества работающих машин. Для плавного регулирования производительности применяют регулируемый привод, что увеличивает КПД установки на 20−25 % по сравнению с дросселированием.
Турбокомпрессоры, нагнетатели и воздуходувки являются машинами с длительным режимом работы и их приводы должны быть рассчитаны на большое число работы в году (8400). Турбокомпрессоры − это быстроходные машины, что определяет применение высокоскоростных приводов. Очень желательным является исключение повышающего редуктора из−за его небольшого срока службы. Наиболее совершенным способом регулирования производительности является изменение частоты вращения. Диапазон регулирования скорости − 50 % от номинальной скорости.
Особенности работы турбокомпрессоров и требования к их ЭП.
Расчёт мощности ЭП турбокомпрессоров
Особенности работы турбокомпрессоров и требования к их ЭП.
Расчёт мощности ЭП
Особенности работы турбокомпрессоров и требования к их ЭП.
Расчёт мощности ЭП
Пуск турбокомпрессоров обычно производится при соединение полости нагнетания с полостью всасывания. Максимальный момент при пуске примерно равен 0.4∙Мн. Центробежные компрессоры обычно применяют для сжатия газов до сравнительно больших давлений (более 0.3 МПа). При работе компрессора энергия расходуется в основном на сжатие. Энергия, расходуемая на ускорение обычно невелика, и ею пренебрегают. Мощность на валу компрессора составляет:
А − энергия, необходимая для сжатия 1 м3 газа от начального давления до конечного (Дж/м3);
Q − количество газа, сжимаемого за 1 с (м3/с) (берётся на стороне всасывания);
ηk − КПД компрессора
Достаточно точные результата можно получить, если вместо А подставить величину:
Аиз − энергия изотермического сжатия;
Аад − энергия адиабатного сжатия
Эти величины могут быть вычислены по формулам:
В справочной литературе часто приводятся номограммы для подсчёта величины А в зависимости от начального давления р1 и степени сжатия р2/р1. Пользуясь этими номограммами можно рассчитать мощность приводного двигателя компрессора.
Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования
Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования
Несмотря на общность физических процессов, протекающих в турбомеханизмах, реальные эксплуатационные характеристики отличны друг от друга и зависят от параметров сети, на которую они работают. Насосы относятся к классу механизмов, работающих на сеть с противодавлением. Напор, создаваемый насосом, складывается из двух составляющих. Статическая составляющая напора НС идёт на подъём жидкости на определённую высоту. Динамический напор необходим для преодоления гидродинамического сопротивления сети RC. Полный напор, создаваемый механизмами, выражается равенствами:
Если механизм работает на сеть с определённым статическим напором, то изменение производительности Q достигается изменением напора H и регулируемой величиной внутреннего сопротивления турбомеханизма Rв. Производительность насоса будет равна нулю, если H=HC.
Если принять во внимание, что максимальная производительность насоса Qmax достигается при максимальной скорости ωmax, а равная нулю при минимальной скорости ωmin, то требуемая глубина регулирования скорости определяется из соотношения:
Учитывая пропорциональность напора квадрату скорости, уравнение можно записать следующим образом:
H0 − напор, развиваемый насосом при Q=0 и скорости ωmin.
(*)
Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования
Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования
Регулирование производительности изменением внутреннего сопротивления Rв возможно в довольно широких пределах, однако это связано с существенным изменением КПД. Напорная характеристика турбомеханизма (без сети) с достаточной степенью точности может быть представлена следующей зависимостью:
Рабочий режим турбомеханизма (совместно с сетью) определяется равенствами (*) и (**). Решая эти уравнения относительно параметра Q можно получить равенство:
(**)
Это равенство является исходным для построения нагрузочной характеристики турбомеханизма.
При наличии данных, характеризующих механизм, зависимость момента от скорости вращения и от статического напора в относительных единицах записывается так:
μ=M0/Mн − относительный момент при минимальной скорости и производительности Q=0;
ν=ω/ωmax − относительная скорость вращения;
μС=МС/Мн − относительный момент сопротивления при ωmax и Q≠0.
Полученные зависимости характерны для насосного агрегата, работающего на сеть с противодавлением.
Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования
Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования
При наличии насосной станции (несколько параллельно работающих агрегатов) картина будет несколько иной из-за влияния агрегатов друг на друга. На рис. а показана расчётная схема насосной станции. Регулирование производительности осуществляется изменением скорости вращения одного или нескольких агрегатов.
Расчётные схемы насосной станции с регулируемым и нерегулируемым приводом
Расчётную схему на рис. а можно преобразовать, выделив регулируемые и нерегулируемые агрегаты в две эквивалентные цепи. При этом ели нерегулируемы агрегаты имеют равные значения напора Н0 и внутреннего сопротивления Rв эквивалентная цепь представляется одним агрегатом с напором и сопротивлением
n − число параллельно работающих нерегулируемых агрегатов.
Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования
Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования
Аналогичным образом можно представить и регулируемые агрегаты. Упрощённая расчётная схема позволяет решить ряд задач, связанных с определением нагрузочных характеристик требуемого диапазона регулирования скорости при регулировании производительности. Более общей является задача определения параметров при регулировании производительности агрегата изменением скорости вращения при отсутствии стабилизации производительности на выходе нерегулируемых агрегатов. Для этого на основании расчётной схемы можно записать систему уравнений:
Здесь параметр n относится к нерегулируемому агрегату. Из этой системы уравнений определим параметры Q` и Qn. Второе уравнение системы даёт условие, при котором производительность регулируемого агрегата можно снизить до нуля:
σ=Rвп/RC.
Из равенства очевидна зависимость минимального значения скорости σ, зависящий в свою очередь от числа параллельно работающих агрегатов.
Это, естественно, является непосредственным следствием того, что диапазон регулирования производительности зависит, с одной стороны, от глубины регулирования скорости, а с другой от числа регулируемых агрегатов.
Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования
Параллельная работа насосов и турбокомпрессоров на сеть с противодавлением и требования
Определение нагрузочных характеристик компрессорных агрегатов с регулируемой скоростью вращения имеет особенности, заключающиеся в том, что статическое давление не является постоянной величиной, а зависит от целого ряда факторов. Например, при отсутствии воздухосборников и малой ёмкости воздухопроводной сети целесообразно говорить о внешней сети с меняющимся RC и H=0. Тогда при определении диапазона регулирования скорости независимо от условий следует исходить из того, что параметр RC в последнем выражении меняется. Важной для практики задачей является стабилизация давления на выходе станции или такого его изменения, когда компенсируется падение давления в воздухопроводной сети. Для наиболее характерного режима стабилизации давления выражения для определения Q` и σn имеют следующий вид:
HC − давление на выходе станции,
стабилизируемое средствами привода.
Из схемы замещения станции можно записать:
Подстановка в последнее уравнение значений Q` и Qn после преобразований дают выражения для относительной скорости регулируемого аппарата:
hc=HC/H0
Относительная скорость (Qн=0) определяется из выражения:
Синхронный ЭП турбомашин
Преимущества применения СД для привода турбомашин:
1. Возможность регулирования
Синхронный ЭП турбомашин
Преимущества применения СД для привода турбомашин:
1. Возможность регулирования
САР реактивной мощности в статорной цепи СД
2. Наиболее высокий КПД из всех вращающихся электрических машин.
3. Строгое постоянство скорости во всём диапазоне регулирования нагрузок.
4. Большая надёжность, чем у АД и ДПТ.
5. Положительное влияние на энергосистему в плане стабилизации напряжения.
6. Важным преимуществом СД является отсутствие ограничения по мощности в единице.
Возможность СД регулировать реактивную мощность в питающей сети наилучшим образом
Возможность СД регулировать реактивную мощность в питающей сети наилучшим образом
Синхронный ЭП турбомашин
ЭП турбомеханизмов по схеме АВК
АВК применяется не только для турбомеханизмов,
ЭП турбомеханизмов по схеме АВК
АВК применяется не только для турбомеханизмов,
В схеме вентильно-машинного каскада в роторную цепь АД включён неуправляемый выпрямитель UD, который питает якорную цепь двигателя постоянного тока М2. Вал машины постоянного тока соединён с валом синхронного генератора СГ. Магнитный поток машины постоянного тока регулируется, энергия скольжения превращается в механическую на валу машины постоянного тока, а затем при помощи СГ возвращается в сеть. Генераторный режим невозможен из-за наличия неуправляемого выпрямителя. Ток в роторной цепи равен:
При Ip=0
В АВК энергия скольжения, получаемая на выходе выпрямителя в виде постоянного тока преобразуется в трёхфазное напряжение с помощью тиристорного инвертора в сеть. Выпрямитель может быть управляемый или неуправляемый. Опорными напряжениями для неуправляемого выпрямителя служит напряжение на кольцах ротора, а для инвертора − напряжение сети.
ЭП турбомеханизмов по схеме АВК
Функциональная схема серийного АВК. Отечественной промышленностью
ЭП турбомеханизмов по схеме АВК
Функциональная схема серийного АВК. Отечественной промышленностью
Функциональная схема преобразователя серии ПАВК
ЭП турбомеханизмов по схеме АВК
Инверторы преобразователей рассчитаны на подключение к
ЭП турбомеханизмов по схеме АВК
Инверторы преобразователей рассчитаны на подключение к
Преобразователи данной серии выбирают по номинальному току и напряжению ротора в зависимости от требуемого диапазона регулирования скорости:
Uнп, Iнп – номинальные значения тока и напряжения преобразователя;
Ep, I2н – номинальные параметры роторной цепи двигателя.
Требуемый диапазон регулирования скорости: 1.5:1. ЭП серии ПАВК запускаются с помощью роторных резисторов.
Синхронно−асинхронный привод турбомеханизмов
Синхронно−асинхронный привод обеспечивает:
1. Двухступенчатое регулирование скорости.
2. Использование синхронных
Синхронно−асинхронный привод турбомеханизмов
Синхронно−асинхронный привод обеспечивает:
1. Двухступенчатое регулирование скорости.
2. Использование синхронных
Приводной агрегат состоит из дух двигателей − СД, выбранного в соответствии с номинальной мощностью турбомашины и АД с ф.р. со скоростью, равной половине скорости СД и мощности порядка 20% от мощности турбомашины. Ротор АД должен выдерживать вращение со скоростью, вдвое превышающей номинальную. Вначале подключается АД и производится его реостатный пуск. Если требуется работа двигателя с повышенной скоростью, и на этом пуск заканчивается поскольку при работе с половинной скоростью мощность снижается в 8 раз. Если требуется достижение полной скорости, то включается СД. При пуске СД с половинной скорости до полной потери в его бельичей клетке снижаются в 4 раза.
ЭП турбомеханизмов с использованием СД в режиме вентильного двигателя
Для действующих
ЭП турбомеханизмов с использованием СД в режиме вентильного двигателя
Для действующих
Конструктивно вентильный двигатель переставляет собой синхронную машину с возбуждением постоянного тока. Статор СД подключён к сети через вентильный преобразователь, состоящий из двух комплектов вентилей. Первая группа вентилей Ud представляет собой регулируемый выпрямитель. ЭДС на его выходе определяется величиной Uy на входе СИФУ1. Вторая группа вентилей Uz работает как тиристорный коммутатор, управляемый датчиком углового положения ротора через СИФУ2.
СД можно уподобить ДПТ, в котором статор выполняет роль якоря, а коллекторно−щёточный аппарат заменён вентильным коммутатором Uz. Управление вентилями происходит в функции углового положения ротора. Регулирование скорости производится изменением выходного напряжения Ud. Такие системы стали возможны в связи с появлением высоковольтных тиристорных преобразователей и в настоящее время внедряется на вентиляторах главного проветривания шахт. При этом достигается существенная экономия электроэнергии по сравнению с регулированием посредством направляющего аппарата.
Особенности шахтной вентиляции и
работы вентиляторных установок главного проветривания
Вентиляция −
Особенности шахтной вентиляции и
работы вентиляторных установок главного проветривания
Вентиляция −
Главная вентиляционная установка представляет собой сооружение, в котором находятся следующие элементы электрооборудования.
1. Два вентилятора (один из них − резервный) с двигателями (мощность доходит до 5000 кВт).
2. Пускорегулирующая аппаратура и аппаратура, управления потоком воздуха.
Современные шахты оборудуются несколькими главными вентиляционными установками, образующими вместе с внутришахтными выработками схему проветривания. Применяют 3 способа проветривания.
1. Всасывающий.
2. Нагнетающий.
3. Нагнетательно−всасывающий.
Первым двум способам присущи большие недостатки, связанные с утечками и подсосами
Первым двум способам присущи большие недостатки, связанные с утечками и подсосами
Особенности шахтной вентиляции и
работы вентиляторных установок главного проветривания
Qmax и Qф − максимально возможная и фактическая производительность
главной вентиляционной установки.
Учитывая значительную энергоёмкость главной вентиляционной установки становится необходимо создание такого режима проветривания, при котором фактическая производительность вентилятора должна приближаться к требуемой. На режим проветривания влияет изменение параметров вентиляционной сети, которое изменяется в широких пределах как в процессе отработки залежей, так и в течении суток и достигает 50 %. Это указывает на то, что главная вентиляционная установка должна иметь схему поддержания заданной производительности. Производимые на шахте работы строго подчинены внутришахтному режиму: первая, вторая и третья смены имеют одинаковый списочный состав. Характер работ отличается от смены к смене.
Взрывные работы обычно производятся в конце смены. Массовые взрывы проводятся по
Взрывные работы обычно производятся в конце смены. Массовые взрывы проводятся по
Обследования шахт Кривбасса показали, что только 22.2 % вентилятора работают в экономичном режиме. Суммарная мощность главных вентиляционных установок Кривбасса составляет 4.3∙107 кВт. Статический КПД 44.5 % из них составляет ниже 0.5. Фактический удельный расход электроэнергии превышает допустимую величину в 2 раза. Несоответствие характеристик вентиляторов и их внешних сетей объясняется следующими причинами:
− несоответствие фактических эквивалентных отверстий вентиляционных направлений проектным значениям;
− наличием подсосов воздуха с поворотом через надшахтные сооружения;
− нерегулируемый привод главных вентиляционных установок;
− отсутствие непрерывного контроля за рабочими параметрами главной вентиляционной установки вследствие чего вентилятор длительное время работает вне зоны экономичного использования.
Особенности шахтной вентиляции и
работы вентиляторных установок главного проветривания
Особенности шахтной вентиляции и
работы вентиляторных установок главного проветривания
Для газовых
Особенности шахтной вентиляции и
работы вентиляторных установок главного проветривания
Для газовых
1. Сезонные колебания температуры окружающей среды. Давление окружающего воздуха требуют регулирование производительности в сравнительно небольших пределах. Эти 2 фактора относятся к классу медленно меняющихся во времени и требуют регулирование производительности в пределах 10−15 %.
2. Регулирование производительности, вызванное развитием фронта работ. За период эксплуатации производительность главной вентиляционной установки должна возрасти в 1.5−2 раза.
3. Регулирование производительности, вызванное взрывными работами составляет 10−15 %.
4. Регулирование производительности, вызванное праздничными и выходными днями. В этих условиях производительность должна составлять 30−50 % от рабочей.
5. Массовые взрывы, требующие интенсивного проветривания.
Т.о., целесообразным диапазоном регулирования производительности следует считать 2:1 (если есть массовые взрывы, то 3:1). Тогда АВК должен работать на скорости выше синхронной.
В настоящее время существуют следующие способы регулирования производительности.
1. Дроссельное регулирование.
2. Регулирование направляющими аппаратами (поворотными лопатками).
3. Регулирование изменением числа оборотов вала вентилятора.
Особенности шахтной вентиляции и
работы вентиляторных установок главного проветривания
Регулирование производительности
Особенности шахтной вентиляции и
работы вентиляторных установок главного проветривания
Регулирование производительности
На рис. приведены кривые, характеризующие экономичность регулирования производительности главной вентиляционной установки, из которой следует, что наиболее экономичным способом регулирования производительности является регулирование скорости главной вентиляционной установки.
Кривые мощности, потребляемой приводом вентилятора
при различных способах регулирования производительности
Многочисленные исследования отечественных и зарубежных авторов показывают целесообразность применения для главной
Многочисленные исследования отечественных и зарубежных авторов показывают целесообразность применения для главной
1) вначале развития горных работ, когда требуемая производительность невелика;
2) форсированный режим может быть осуществлён переводом двигателя вентилятора на пониженную скорость;
3) при проектной производительности, когда вентилятор работает на номинальной скорости;
4) путём перевода вентиляторов на параллельную работу (обычно вентиляторные установки оборудуются двумя вентиляторами).
Форсировка может быть осуществлена переводом на сверхсинхронную скорость. такой режим ограничен прочностью лопаток рабочего колеса и перегрузки двигателя по току. При этом становится очевидно, что применение АВК и двухзонного регулирования скорости возможно, когда вышеуказанные факторы отсутствуют.
Особенности шахтной вентиляции и
работы вентиляторных установок главного проветривания